高速鋼的熱處理工藝較為復(fù)雜,必須經(jīng)過(guò)淬火、回火等一系列過(guò)程。淬火時(shí)由于它的導(dǎo)熱性差一般分兩階段進(jìn)行。先在800~850℃預(yù)熱(以免引起大的熱應(yīng)力),然后迅速加 熱到淬火溫度1190~1290℃(不同牌號(hào)實(shí)際使用時(shí)溫度有區(qū)別),后由冷或空冷或充氣體冷卻。工廠均采用鹽爐加熱,現(xiàn)真空爐使用也相當(dāng)廣泛。淬火后因內(nèi)部組織還保留一部分(約30%)殘余奧氏體沒(méi)有轉(zhuǎn)變成馬氏體,影響了高速鋼的性能。為使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變,進(jìn)一步提高硬度和耐磨性,一般要進(jìn)行2~3次回火,回火溫度560℃,每次保溫1小時(shí)。
生產(chǎn)制造方法:通常采用電爐生產(chǎn),曾采用粉末冶金方法生產(chǎn)高速鋼,使碳化物呈極細(xì)小的顆粒均勻地分布在基體上,提高了使用壽命。
用途:用于制造各種切削工具。如車(chē)刀、鉆頭、滾刀、機(jī)用鋸條及要求高的模具等。
高速鋼是一種復(fù)雜的鋼種,含碳量一般在0.70~1.65%之間。含合金元素量較多,總量可達(dá)10~25%。
按所含合金元素不同可分為:
①鎢系高速鋼(含鎢 9~18%);
②鎢鉬系高速鋼(含鎢5~12%,含鉬2~6%);
③高鉬系高速鋼(含鎢0~2%,含鉬5~10%);
④釩高速鋼,按含釩量的不同又分一般含釩量(含釩 1~2%)和高含釩量(含釩2.5~5%)的高速鋼;
⑤鈷高速鋼(含鈷 5~10%)。
按用途不同高速鋼又可分為通用型和特殊用途兩種。
①通用型高速鋼:主要用于制造切削硬度HB≤300的金屬材料的切削刀具 (如鉆頭、絲錐、鋸條)和精密刀具(如滾刀、插齒刀、拉刀),常用的鋼號(hào)有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。
②特殊用途高速鋼:包括鈷高速鋼和超硬型高速鋼(硬度HRC68~70),主要用于制造切削難加工金屬(如高溫合金、鈦合金和高強(qiáng)鋼等)的刀具,常用的鋼號(hào)有W12Cr4V5Co5、W2Mo9Cr4VCo8等。
高速鋼一般不做抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn),而以金相、硬度檢驗(yàn)為主。
鎢系和鉬系高速鋼經(jīng)正確的熱處理后,洛氏硬度能達(dá)到63以上,鈷系高速鋼在65以上。鋼材的酸浸低倍組織不得有肉眼可見(jiàn)的縮孔 、翻皮。中心疏松,一般疏松應(yīng)小于1級(jí)。
金相檢驗(yàn)的內(nèi)容主要包括脫碳層、顯微組織和碳化物不均勻度3個(gè)項(xiàng)目。
1.高速鋼不應(yīng)有明顯的脫碳。顯微組織不得有魚(yú)骨狀共晶萊氏體存在。
2.高速鋼中碳化物不均勻度對(duì)質(zhì)量影響,冶金和機(jī)械部門(mén)對(duì)碳化物不均勻度的級(jí)別 十分重視。根據(jù)鋼的不同用途可對(duì)碳化物不均勻度提出不同的級(jí)別要求,通常情況下應(yīng)小于3級(jí)。
3.用高速鋼制造切削工具,除因其具有高硬度、高耐磨性和足夠的韌性之外,還有一個(gè)重要因素是具有紅硬性。(紅硬性是指刀具在高速切削時(shí),刀刃在紅熱狀態(tài)下抵抗軟化的能力。)
一種衡量紅硬性的方法是先把鋼加熱至580~650℃,保溫1小時(shí),然后冷卻,這樣反復(fù)4次后測(cè)量其硬度值。高速鋼的淬火溫度一般均接近鋼的熔點(diǎn),如鎢系高速鋼為1210~1240℃,高鉬系高速鋼為1180~1210℃。淬火后一般需在 540~560℃之間回火3次。提高淬火溫度可以增加鋼的紅硬性。為了提高高速鋼刀具的使用壽命,可對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化處理,如低溫氰化、氮化、硫氮共滲等。
硬質(zhì)合金鉆頭的缺點(diǎn):
硬質(zhì)合金鉆頭的優(yōu)點(diǎn)可以鉆較硬的材料,缺點(diǎn)是要磨得好,磨得不好容易崩刃的,兩主切削刃高低、角度等同,要使用磨鉆頭機(jī)。
硬質(zhì)合金滲碳工藝處理中矯頑磁力的變化也有所不同。矯頑磁力是反映硬質(zhì)合金物理性能的一個(gè)重要參數(shù),影響硬質(zhì)合金矯頑磁力的因素有WC晶粒度、Co相含量、孔隙度、雜志、內(nèi)應(yīng)力以及η相的含量,雜質(zhì)和內(nèi)用力對(duì)矯頑磁力影響小。對(duì)于不同碳含量的硬質(zhì)合金,在各滲碳溫度下,硬質(zhì)合金的矯頑磁力均隨滲碳時(shí)間的增加而降低。合金在滲碳過(guò)程中,Co相的含量和分布結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大變化。
硬質(zhì)合金滲碳工藝是一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳a(chǎn)過(guò)程,在滲碳時(shí)間和滲碳溫度相同的情況下,合金的梯度層厚度均隨合金初始總碳含量的增加而增厚。滲碳處理過(guò)程中消除單位體積內(nèi)η相所需要的碳量減少,相應(yīng)的在單位時(shí)間內(nèi)所得到的梯度結(jié)構(gòu)厚度較大。
硬質(zhì)合金切削刀具在我國(guó)也已經(jīng)成為加工企業(yè)所需的主力刀具,被廣泛地應(yīng)用在汽車(chē)及零部件生產(chǎn)、模具制造、航空航天等重工業(yè)領(lǐng)域,但我國(guó)刀具企業(yè)卻盲目地、大量地生產(chǎn)高速鋼刀以及一些低檔標(biāo)準(zhǔn)刀具,完全沒(méi)有考慮到市場(chǎng)飽和度和企業(yè)所需,終把具有高附加值、高科技含量的中高端刀具市場(chǎng)“拱手相讓”給國(guó)外企業(yè)。